[发明专利]软关断有源钳位保护电路及电源系统

说明书

本发明提供了一种软关断有源钳位保护电路及电源系统，电路包括栅极连接端、漏极连接端、源极连接端、放电电容、过压信号采集模块、负反馈模块、放电电流控制模块和关断控制模块；其有益效果为：通过过压信号采集模块、负反馈模块、放电电流控制模块和关断控制模块组成一个闭环的负反馈调节系统，达到限制MOSFET的漏‑源极电压在设定的电压值的作用，进而调节控制MOSFET的关断速度，实现电压钳位和瞬态能量的自吸收，取代了TVS二极管来吸收关断瞬间的电压尖峰和能量，不会产生较高温度，不需要应对高温的散热结构，解决现有使用钳位TVS二极管来吸收关断瞬间的电压尖峰和能量，导致失效率高，且占用面积大的问题。

技术领域

本发明涉及电路领域，特别涉及一种软关断有源钳位保护电路及电源系统。

背景技术

参照图1，在电动汽车系统中，BMS在充放电过程中，因为检测到过流或其它与安全相关的故障时，需要及时切断断路器开关来进行保护，通常使用MOSFET作为断路器开关，而在带载关断时由于BMS输出所接入的线束引线电感或者感性的负载，关断瞬间会产生很大的电压尖峰加在MOSFET的漏源两端，造成MOSFET的雪崩击穿，当关断能量过大时容易造成MOSFET的损毁。

为了避免上述故障的发生，通常的设计是使用钳位TVS二极管来吸收关断瞬间的电压尖峰和能量，然而大功率TVS在选型比较困难，如果使用TVS作为钳位吸收将会导致使用高成本的大功率TVS，且需要使用4～5个TVS才能承受这么的能量，同时在布板时要分配给TVS足够的散热铜箔，而且成本高昂，且占用面积大，TVS的短路失效率高，吸收功率受温度影响大，在高温下工作可靠度降低，当TVS失效之后会造成钳位失效，MOSFET由此损毁，更严重的情况会造成BMS断路器断路引起热失控事件。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种软关断有源钳位保护电路及电源系统，旨在解决现有使用钳位TVS二极管来吸收关断瞬间的电压尖峰和能量，导致失效率高且占用面积大的问题。

本发明提供了一种软关断有源钳位保护电路，与MOSFET连接，用于控制MOSFET关断，包括栅极连接端、漏极连接端、源极连接端、放电电容、过压信号采集模块、负反馈模块、放电电流控制模块和关断控制模块；

栅极连接端与MOSFET的栅极连接；

源极连接端与MOSFET的源极连接；

漏极连接端与MOSFET的漏极连接；

栅极连接端、漏极连接端和源极连接端相互连接；

放电电容一端连接栅极连接端，另一端连接漏极连接端；

过压信号采集模块连接于源极连接端和漏极连接端之间；

放电电流控制模块和关断控制模块串联于栅极连接端和漏极连接端之间；

负反馈模块连接于过压信号采集模块和放电电流控制模块；

过压信号采集模块用于在采集到过压信号时导通；

负反馈模块在过压信号采集模块导通时对放电电流控制模块负反馈，放电电流控制模块根据负反馈控制放电电容的放电电流，进而控制栅极连接端的输出电流；

关断控制模块根据栅极连接端的输出电流关断或导通。

进一步地，过压信号采集模块包括依次串联的第一二极管、第一电阻、第二电阻，第一二极管的阴极连接漏极连接端，负反馈模块包括控制端，负反馈模块的控制端连接于第一电阻和第二电阻之间，第二电阻的另一端连接源极连接端。

进一步地，第一二极管为齐纳二极管。

进一步地，过压信号采集模块还包括第一电容，第一电容与第一二极管并联。